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杜秀娟，苏毅珊著 著

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• 无线传感器网络
• 海洋工程
• 数据传输
• 网络协议
• 能量管理
• 信道建模
• 定位算法

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030500670

商品编码：12733691620

出版时间：2016-09-01

作  者:杜秀娟,苏毅珊 著 定  价:78 出 版 社:科学出版社 出版日期:2016年09月01日 页  数:198 装  帧:平装 ISBN:9787030500670 ●前言
●第1章水下传感器网络概述
●1.1水下传感器网络
●1.2水声通信的特点
●1.3水下传感器网络面临的问题与挑战
●参考文献
●第2章Micro-ANP协议体系架构
●2.1传统协议架构在水下传感器网络的局限性
●2.1.1FCP/IP应用层在UWSN的应用局限
●2.1.2TCP/IP传输层在UWSN的应用局限性
●2.1.3TCP/IP网络层在UWSN的应用局限性
●2.1.4FCP/IP数据链路层在UWSN的应用局限性
●2.1.5TCP/IP物理层在UWSN的应用局限性
●2.1.6ZigBee协议栈在UWSN网络中的局限性分析
●2.2Micro-ANP协议体系架构
●2.3Micro-ANP包负载优化
●2.4水下网络模拟器与试验床
●2.4.1主流网络仿真器简介
●2.4.2UWSN模拟器发展现状及分析
●2.4.3基于模块化的LIWSN模拟器平台设计
●部分目录

内容简介

水下传感器网络采用声波进行通信，具有长时延、低带宽、高误码率、动态拓扑、能量受限等系列特性，节点的有限资源决定了其上运行的协议不能太复杂，现有通信协议棧难以满足水下传感器网络性能要求。本书分析了水下传感器网络的应用、通信特点，传统协议架构在水下传感网络的应用局限性，阐述了MicroANP通信协议架构及水下传感器网络的各层协议与关键设计技术，并进一步给出MicroANP架构的实现。本书的编写重视理论结合实际应用，使相关领域的读者能够比较容易的理解该书内容。本书既可作为学习无线网络、传感器网络、物联网技术的本科生和研究生的参考书，也可作为从事物联网、水下传感器网络的工程技术及研究人员的参考书。

《深海脉动：探索未知的水下世界》 内容简介 自古以来，人类对海洋的探索从未停止。从浩瀚的表面到神秘的深渊，海洋以其广阔、未知和生命的多样性，持续激发着我们的好奇与想象。然而，我们对水下世界的认知，很大程度上仍停留在“窥探”的层面。要真正理解和开发这片蔚蓝的疆域，需要突破传统的观测手段，构建一个能够实时、全面感知水下环境的智能网络。 《深海脉动：探索未知的水下世界》一书，旨在揭示一个前所未有的水下感知图景。它并非仅仅是一本关于技术实现的书籍，更是一次关于人类如何以更深刻、更广阔的视角去理解和介入海洋的深度思考。本书将带领读者穿越浅海的阳光地带，深入无垠的深海黑暗，去感受那些沉默的生命脉动，去聆听来自海底深处的回响，去触摸那些隐藏在地质构造中的秘密。 第一部分：感知海洋的眼与耳——水下传感技术的革新 海洋环境的复杂性，使得传统的陆地传感器技术难以直接应用。海水的高压、低温、腐蚀性、电磁噪声以及信号的衰减，都对传感器的设计、材料选择和通信方式提出了严峻的挑战。本书的第一部分，将聚焦于水下传感技术的最新进展，勾勒出“感知海洋的眼与耳”是如何在极端环境下诞生的。 声学传感的艺术与科学： 声波在水下的传播特性使其成为远距离探测和通信的首选。本书将深入探讨各种先进的水声传感器，从高灵敏度的水听器，到用于精确测距的声呐换能器。我们将解析它们的工作原理，分析不同频段声波的特性以及它们在海洋环境中的应用，例如用于海洋生物监测、海底地形测绘、以及潜艇探测等。更重要的是，本书将介绍如何利用先进的信号处理技术，从嘈杂的水下背景噪声中提取出有价值的信息，如同在大海捞针般精准定位目标。 光学传感的新视野： 尽管光在水下的衰减速度较快，但在近距离探测和特定应用场景下，光学传感依然发挥着不可替代的作用。本书将介绍各种先进的水下光学传感器，包括高分辨率的摄像机、激光扫描仪、以及用于测量海水光学特性的仪器。我们将探讨它们如何应用于水下目标识别、海底图像采集、以及水质监测等方面，并且会特别关注如何克服水体浑浊和光照不足带来的限制，例如通过新型照明技术和图像增强算法。 电磁与化学传感的突破： 除了声学和光学，电磁场和化学成分的探测也是理解海洋环境的重要维度。本书将介绍各种水下电磁传感器，用于探测海底磁异常、地电场变化，以及海水中的化学物质。我们将讨论它们在海底矿产资源勘探、地质活动监测，以及海洋污染评估等方面的应用。此外，我们还将探讨一些新兴的生物传感器和化学传感器，它们能够实时监测海水中的溶解氧、pH值、营养盐以及微量污染物，为海洋生态系统的健康监测提供关键数据。 仿生传感的智慧启示： 海洋生物本身就是最优秀的传感器。本书将从生物学的视角出发，探讨仿生传感器的设计理念。我们将解析海洋生物如何感知声、光、化学信号，并从中汲取灵感，设计出更具鲁棒性、能效更高、并且能够适应复杂水下环境的新型传感器。从仿生鱼鳍的推进方式到仿生触角的触觉感知，仿生学为水下传感器的发展开辟了新的道路。 第二部分：连接深海的神经——水下通信与网络架构 感知只是第一步，要构建一个真正智能的水下系统，必须将这些分散的感知节点连接起来，形成一个协同工作的网络。然而，水下通信面临着比陆地网络更为艰巨的挑战。无线电波在水中衰减严重，传统的光纤也面临铺设困难和维护成本高昂的问题。本书的第二部分，将深入剖析水下通信技术的演进，以及如何构建高效、可靠的水下网络。 声学通信：深海的低语与洪流： 声学通信是目前水下长距离通信的主要手段。本书将详细介绍声学通信的原理、调制解调技术、以及抗干扰方法。我们将探讨不同声学通信协议的特点，以及它们在水下数据传输中的应用，例如用于水下节点之间的信息共享、数据回传以及协同控制。同时，我们将讨论声学通信在时延、带宽和安全性方面的局限性，以及如何通过优化算法来克服这些挑战。 光学通信：短暂而高效的闪光： 在近距离和对带宽要求较高的场景下，水下光学通信展现出巨大的潜力。本书将介绍可见光通信（VLC）和激光通信在水下的应用。我们将探讨光信号在水中的衰减特性，以及如何设计高功率、高指向性的发射和接收设备。本书还将分析光学通信在水下测绘、水下对接、以及无人潜航器（UUV）之间的近距离通信等方面的优势。 水下网络架构的创新： 构建一个稳定可靠的水下网络，需要全新的网络架构设计。本书将介绍各种先进的水下网络拓扑结构，包括星型、总线型、以及自组织网络。我们将深入探讨如何实现水下节点的定位、路由、以及资源管理。此外，本书还将介绍一些创新的网络技术，例如基于休眠-唤醒机制的节能技术，以及利用浮标或水面站进行数据中继的混合网络方案。 混合通信模式的融合： 考虑到水下环境的多样性和通信需求的差异，单一通信方式往往难以满足所有需求。本书将探讨不同通信方式的融合，例如将声学通信与光学通信相结合，实现远距离的初步连接和近距离的高速数据传输。我们还将讨论如何利用水面通信技术（如无线电、卫星通信）与水下网络进行信息交互，构建一个海天一体化的信息感知系统。 第三部分：智慧的脉搏——水下数据分析与应用 有了传感器和通信网络，海量的数据便源源不断地汇集而来。如何从这些庞杂的数据中挖掘出有价值的信息，并将其转化为实际的应用，是本书第三部分的核心内容。本书将展示如何在水下环境中实现智能化的数据分析和决策。 海量数据的处理与挖掘： 水下传感器产生的数据具有高维度、多模态、实时性强等特点。本书将介绍适用于水下数据的预处理技术，包括数据去噪、特征提取、以及多源数据融合。我们将探讨各种数据挖掘和机器学习算法在水下数据分析中的应用，例如用于目标识别、异常检测、趋势预测以及模式发现。 海洋环境的实时监测与预警： 通过对水下传感器数据的实时分析，我们可以构建一套高效的海洋环境监测系统。本书将介绍如何利用这些系统来监测海洋污染、预测海洋灾害（如海啸、海底滑坡）、以及跟踪海洋生物的迁徙规律。我们将重点关注如何通过数据分析来识别环境变化的早期迹象，并及时发出预警，从而最大程度地减少潜在的损失。 水下智能决策与自主系统： 随着人工智能技术的发展，水下系统正朝着更高级别的自主化迈进。本书将探讨如何将数据分析结果应用于水下智能决策，例如用于自主导航、目标跟踪、以及资源管理。我们将介绍如何训练水下机器人具备自主学习和协同作业的能力，从而在无人干预的情况下完成复杂的任务。 水下探索与资源开发的未来： 本书的最后，将展望水下传感器网络在推动人类对海洋的探索和资源开发方面的巨大潜力。从海底科学研究，到海洋生物多样性保护，再到海底矿产和能源的开发，一个智能化的水下感知网络将为我们提供前所未有的能力。我们将思考如何利用这些技术来更好地理解和利用海洋，同时也要关注如何保护这片珍贵的蓝色星球。 《深海脉动：探索未知的水下世界》不仅仅是一本技术手册，它更是对人类探索未知边界的赞歌，是对海洋智慧的致敬，也是对未来人海共融的美好憧憬。本书将激发读者对海洋的无限好奇，并为那些致力于深海探索和海洋科技创新的研究者、工程师、以及海洋爱好者提供宝贵的启示和指引。翻开本书，您将开启一段穿越深海的智慧之旅，感受那股来自未知水下世界的澎湃脉动。

评分☆☆☆☆☆

当我在书店看到这本书的时候，我的第一反应是它充满了技术深度和前沿性。虽然我不是专业的科研人员，但我对科技发展一直抱有浓厚的兴趣，尤其是那些能够突破现有技术瓶颈、开辟新应用领域的项目。“水下传感器网络”这个词组，立刻勾起了我对隐藏在海洋深处的未知的好奇心，以及人类如何利用科技去触碰和理解它的冲动。我猜想，这本书的作者一定是一位在该领域有着深厚造诣的专家，他/她很可能系统地梳理了水下传感器网络发展的脉络，从早期的概念提出，到如今的技术实现，再到未来的发展趋势。书中或许会深入探讨各种传感器节点的设计原理，包括其材料选择、功耗优化、数据处理能力等。同时，网络通信部分无疑是重点，它可能会介绍不同的网络拓扑结构、路由算法以及多址接入技术，以适应水下通信的特殊性。而且，在恶劣的水下环境中，如何保证网络的稳定性和可靠性，防止节点故障或数据丢失，也必然是书中着重讨论的内容。我非常期待这本书能够为我打开一扇了解水下世界背后技术之门。

评分☆☆☆☆☆

这本书的题目，让我立刻联想到了那些深邃而充满未知的海洋世界，以及我们在那里探索未知、保护环境的努力。在我的印象中，水下环境的通信条件极其苛刻，信号传输受到的限制远大于陆地，而且传感器本身的供能和维护也是巨大的挑战。因此，我很好奇这本书会如何去解答这些难题。我猜测，作者可能从传感器网络的基本构成讲起，详细介绍不同类型传感器的特性以及它们在水下环境中的适用性。随后，书中可能会重点阐述水下通信技术的创新，比如如何利用声波进行高效的数据传输，或者是否有一些基于光学或射频的替代方案。更让我感兴趣的是，书中是否会探讨如何设计一个可持续运行的水下传感器网络，包括能源采集、能量共享以及故障诊断与恢复等方面的策略。而且，作为一个普通读者，我也希望能从中了解到，这些水下传感器网络究竟能为我们带来哪些实际的益处，比如在海洋生态监测、渔业资源管理、海底管道检测，甚至是搜救行动等方面的应用。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计相当吸引人，一种深邃的蓝色，仿佛真的置身于浩瀚的海洋之下，几条细细的光带象征着连接与通信，让人对书中所探讨的主题充满了好奇。我是在一次偶然的机会了解到它的，当时我在寻找关于现代通信技术发展趋势的资料，无意间翻到了它的简介。尽管我并非该领域的专业人士，但“水下”这个词汇本身就充满了神秘感和挑战性，这让我对它产生了浓厚的兴趣。我猜想，在水下这样复杂且极具腐蚀性的环境中，传感器网络的部署和运行必然会面临许多独特的难题，比如信号的衰减、能量的限制、环境的干扰等等，而这本书很可能就是深入剖析这些问题的。我甚至联想到，这本书或许会介绍一些前沿的声学通信技术，或者利用光学、电磁波等其他方式进行数据传输的创新思路。对于普通读者来说，即使不能完全理解其中的技术细节，单是了解如何在如此极端环境下实现信息的有效传递，就已经足够令人惊叹了。我非常期待书中能够描绘出水下世界的多彩图景，以及人类如何凭借智慧和科技，将触角延伸到这片神秘的蓝色领域。

评分☆☆☆☆☆

我一直对那些能够解决实际问题的技术研究非常感兴趣，而“水下传感器网络”这个概念，在我看来，无疑就属于这一范畴。想象一下，如果我们能够在一个巨大的水体中部署一个由无数个传感器组成的网络，它就能实时监测水质、海洋生物的活动、地质变化，甚至可能是深海资源的勘探。这样的网络一旦成熟，其应用前景将是无比广阔的，从环境保护到资源开发，从科学研究到军事应用，都可能带来革命性的变化。我猜想，这本书很可能详细阐述了构建这样一个网络的具体技术路线，包括传感器的选择、网络的拓扑结构、数据采集和传输的协议，以及如何保证网络的鲁棒性和可靠性。也许书中还会涉及到能源管理的问题，毕竟在水下为传感器供电是一大挑战，作者可能提出了创新的能量收集或共享方案。而且，考虑到水下环境的复杂性，信息的安全性也是一个不容忽视的方面，书中是否会提及相关的加密和认证技术，也让我颇为期待。总而言之，我希望这本书能够揭示这项技术的潜力，并为我们描绘出一个更加智能化的水下世界。

评分☆☆☆☆☆

这本书的名字让我联想到很多科幻电影中的场景，那些在海底城市中运行的各种监测系统，或者潜水艇利用声纳探测周围环境的画面。虽然现实中的水下传感器网络可能没有那么戏剧化，但其背后的技术挑战和应用价值却同样令人兴奋。我曾听说过，海洋占据了地球表面积的很大一部分，而我们对其的了解却知之甚少。部署广泛的水下传感器网络，无疑是深入探索和理解这片蓝色疆域的关键。我猜测，这本书可能会从基础理论入手，阐述水下通信的物理特性，比如声波在水中的传播规律，以及它与无线电波、光波等在空气中传播的区别。然后，书中可能会进一步讨论如何克服这些挑战，设计出高效、低功耗的水下通信节点，并将其连接成一个具有一定智能化的网络。或许，书中还会探讨如何处理海量的水下数据，并从中提取有价值的信息，这涉及到大数据分析和人工智能等领域。我尤其希望这本书能够介绍一些真实的案例，让我们看到这项技术是如何在实际中应用的，比如用于监测海底火山活动，或者追踪鲸鱼的迁徙路线。